Ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC
TRONG MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ CHẤT
THẢI
Ứng dụng công nghệ sinh học trong
xử lý nước thải


Nước thải là gì?


Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình
sử dụng của con người và bị thay đổi tính chất ban
đầu. Nước thải là NGUYÊN NHÂN CHÍNH dẫn
tới việc ô nhiễm nguồn nước.


Vậy rác thải từ
đâu mà có?


Nước thải có nguồn gốc từ hoạt động của các hộ gia đình, cơng nghiệp,
thương mại, nơng nghiệp, nước chảy tràn bề mặt, nước mưa bão, dòng vào
cống ngầm hoặc nước thấm qua.

ó


Ảnh hưởng của nước thải đến sự
sống của lồi cá

Hình ảnh nước thải được đổ

ra mương


Các phương pháp xử lý nước thải

Bằng phương
pháp vật lý

Bằng phương
pháp hóa học

Bằng phương
pháp sinh học

Hiếu khí

Kỵ Khí


Hệ thống UASB xử lý nước thải thủy
sản do GREE thực hiện sau 5 năm
vận hành tốt (phương pháp kỵ khí)

Bể bùn hoạt tính hiếu khí Aerotank (phương
pháp hiếu khí)


CƠ CHẾ, QUÁ TRÌNH VÀ ĐIỀU KIỆN
Các bước làm sạch nước thải
SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC

THẢI
Các chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế
bào vi sinh vật

2

Khuếch tán và hấp thụ các chất ô nhiễm
nước qua màng bán thấm vào trong tế
bào sinh vật
Chuyển hóa các chất trong nội bào để
sinh ra năng lượng và tổng hợp các vật
liệu mới cho tế bào vi sinh vật


2.1 Cơ chế
-Hợp chất bị oxi hóa đầu tiên là hidrocacbon và 1
số chất hữu cơ khác
Tinh bột

Vi sinh vật tiết
enzim amilaza
phân hủy
thành đường

Protein

Enzim proteinaza
phân hủy thành
polypepti, pepton,
axit amin, NH4

Chất béo

Đường rượu và
một số chất
hữu cơ

Lipaza phân
hủy thành axit
béo, glyxerin

Oxi hóa nhờ hệ
enzim oxh-khử,
dehidrogenaza
tách H+ ra khỏi
enzim rồi +O2
tạo nước


- Đường rượu và một số chất hữu cơ khác là sản phẩm
đặc trưng của q trình oxi hóa , các chất này khi
phân hủy sẽ tạo thành CO2 và H2O.

Mỗi q trình đều có một enzim xúc tác phản
ứng


Q trình chuyển hóa vật chất trong tế bào vi sinh vật gồm hàng
loạt các phản ứng với 2 quá trình đồng hóa và dị hóa, trong đó
chủ yếu là các phản ứng oxh-khử

Phản ứng dị hóa cắt các chất
hữu cơ mạch dài, phân chia
chất hữu cơ phức tạp thành đơn
giản, giải phóng năng lượng

Phản ứng đồng hóa các chất
hữu cơ phức tạp từ những hợp
phần đơn giản và cần cấp năng
lượng sinh học


2.2 Quá trình sinh học trong xử lý nước
thải
Quá trình hiếu khí

Có oxi

Q trình kị khí

Khơng có oxi

Q trình trung
gian anoxic

Q trình tùy biện

Q trình ao hồ

chuyển hóa nitrat khi
khơng cấp thêm oxi từ

bên ngồi

có hoặc khơng có oxi

có chiều sâu và cường
độ xử lý khác nhau

Áp dụng
-Khử các chất
hữu cơ chứa
cacbon trong
nước thải.
-Nitrat hóa
-Khử nitrat
hóa
-Khử phốt pho
-Ổn định chất
thải

Quá trình
sinh trưởng lơ
lửng: vsv sinh
sản và phát
triển thành
các bơng cặn
bùn hoạt tính
ở trạng thái
lơ lửng
Q trình
sinh trưởng

dính bám:
vsv phát triển
thành màng
bám dính vào
các vật liệu
trơ


2.3 Điều kiện để xử lý nước thải bằng
phương pháp sinh học
• Mơi trường sống của quần
thể vi sinh vật phân hủy
chất hữu cơ có trong nước
thải
• Chất hữu cơ trong nước
thải phải là chất dinh
dưỡng nguồn cacbon và
năng lượng cho vi sinh vật
• Nước thải đưa vào xử lý có
COD/BOD <=2, trong đó
BOD là nhu cầu sinh hóa,
COD là nhu cầu hóa học

Khi nào xử lý nước
thải bằng phương
pháp sinh học?

Bể chuẩn bị nuôi cấy vi sinh trong xử lý nước thải

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CƠNG
NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ
Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học hiếu
khí là gì?

3



Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí là phương pháp
sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các hợp chất
hữu cơ có trong nước thải có điều kiện Oxy đầy đủ,
nhiệt độ, pH … thích hợp.


Q trình xử lý sinh học hiếu khí:
 Giai đoạn 1: Oxy hố các chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng
 nhu cầu năng lượng của tế bào.
CxHyOzN + O2 ® CO2 + H2O + NH3 + DH

Giai đoạn 2: Tổng hợp tế bào mới
CxHyOzN + NH3 + O2 ® CO2 + C5H7NO2

Giai đoạn 3: Phân huỷ nội bào
C5H7NO2 + 5O2 ® 5CO2 + 5 H2O + NH3
NH3 + O2 ® O2 + HNO2 ® HNO3


3.1 CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BÙN HOẠT TÍNH
HIẾU KHÍ (AEROTANK)

Aerotank truyền thống là quy trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo,
các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học bởi vi sinh vật sau đó được
vi sinh vật hiếu khí sử dụng như một chất dinh dưỡng để sinh trưởng
và phát triển. Qua đó sinh khối vi sinh ngày càng gia tăng và nồng độ
chất ô nhiễm của nước thải giảm xuống.
 Qui trình phân hủy được mơ tả như sau:


Chất hữu cơ + Vi sinh vật hiếu khí Þ H2O + CO2 + sinh khối mới



Phạm vi áp dụng
Ứng dụng cho hầu hết các loại nước thải có ơ nhiễm hữu cơ: Nước thải sinh hoạt, nước thải thủy hải sản,
nước thải y tế, nước thải công nghiệp, nước thải chế biến thực phẩm…


3.2 CƠNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC DẠNG MẺ (SBR)
• SBR (sequencing batch reactor): Bể phản ứng theo mẻ là dạng cơng trình xử lí nước thải
dựa trên phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí, nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra
gián đoạn trong cùng một kết cấu.
• Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cơ và nitơ
cao. Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm quá trình bơm nước thải – phản ứng – lắng –
hút nước thải ra; trong đó q trình phản ứng hay cịn gọi là q trình tạo hạt ( bùn hạt
hiếu khí), q trình này phụ thuộc vào khả năng cấp khí, đặc điểm chất nền trong nước
thải đầu vào.


3.3 CƠNG NGHỆ SINH HỌC TĂNG TRƯỞNG DÍNH BÁM
• Bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám: Nguyên

lý hoạt động của bể này tương tự như trường hợp vi sinh vật sinh
trưởng dạng lơ lửng chỉ khác là vi sinh vật phát triển dính bám trên
vật liệu tiếp xúc đặt trong bể.
• Do có nhiều ưu điểm vượt trội về hiệu quả xử lý cũng như giảm chi
phí đầu tư & vận hành nên hiện nay việc áp dụng cơng nghệ sinh
học tăng trưởng dính bám đang được ứng dụng khá rộng rãi.


3.4 CƠNG NGHỆ LỌC SINH HỌC (TRICKLING FILTER)
• Bể lọc sinh học trong xử lý nước thải là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các
vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc. Nước thải đi qua lớp vật liệu này
sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đó.
• Cấu tạo bể lọc sinh học
Thiết bị phân phối nước trên bề mặt bể lọc.
Phần chứa vật liệu lọc.
Hệ thống thu nước sau xử lý.
Hệ thống cấp khí cho bể lọc.
• Phân loại
Dựa vào cách bố trí lớp vật liệu lọc, có thể phân bể lọc sinh học thành 2 loại
chính:
Bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc khơng ngập trong nước.
Bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc ngập trong nước.